DE2430874A1 - STATOR WINDING ARRANGEMENT, IN PARTICULAR FOR USE FOR THREE- OR MULTI-PHASE POLE-SWITCHING SYNCHRONOUS MACHINES - Google Patents
STATOR WINDING ARRANGEMENT, IN PARTICULAR FOR USE FOR THREE- OR MULTI-PHASE POLE-SWITCHING SYNCHRONOUS MACHINESInfo
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Description
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Ro./dhRo./dh
BBC Aktiengesellschaft Brown, Boveri & Cie., Baden (Schweiz)BBC Aktiengesellschaft Brown, Boveri & Cie., Baden (Switzerland)
Statorwicklungsanordnung, insbesondere zur Verwendung für drei- oder mehrphasige polumschaltbare Synchronmaschinen.Stator winding arrangement, in particular for use for three- or multi-phase pole-changing synchronous machines.
Die Erfindung betrifft eine Statorwicklungsanordnung, insbesondere zur Verwendung für drei- oder mehrphasige polumschaltbare Synchronmaschinen· mit ineinander verschachtelten Stabwicklungen. The invention relates to a stator winding arrangement, in particular for use in three- or multi-phase pole-changing synchronous machines with nested bar windings.
Bekanntlich liegen die Leiter einer Wicklung einer elektrischen Maschine in verschiedenen Nuten am Statorumfang verteilt und
die in den Leitern erzeugten einzelnen Spannungen müssen unter Berücksichtigung ihrer Phasenlage addiert werden (siehe:
Bödefeld und Sequenz "Elektrische Maschinen", sechste Auflage,
Seiten 16 3 - 169, und R. Oberholzer "Konstruktion
elektrischer Maschinen, II. Synchronmaschinen", Seiten 18 - 40),As is well known, the conductors of a winding of an electrical machine are distributed in different slots on the stator circumference and the individual voltages generated in the conductors must be added taking their phase position into account (see:
Bödefeld and sequence "Electrical Machines", sixth edition, pages 16 3 - 169, and R. Oberholzer "Construction
electrical machines, II. synchronous machines ", pages 18 - 40),
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Die resultierende Spannung einer Statorwicklung ist kleiner als sich aus der Zahl der Leiter mal Spannung eines Leiters ergibt. Es muss deshalb die algebraische Summe der einzelnen Spannungen noch mit einem Faktor multipliziert werden, um die wirkliche Spannung (geometrische Summe) zu ergeben. Dieser Faktorj^ wird als Wicklungsfaktor bezeichnet und ist durch die geometrische Auslegung der Wicklung bestimmt.The resulting voltage of a stator winding is less than the number of conductors times the voltage of a conductor results. The algebraic sum of the individual stresses must therefore be multiplied by a factor to obtain the to give real tension (geometric sum). This factor j ^ is called the winding factor and is by determines the geometric design of the winding.
Bei gesehnten Wicklungen, bei denen zur Unterdrückung bestimmter Oberwellen in der Spannungskurve eine Schrittver-„kürzung oder- Verlängerung vorgenommen wird und die beiden Spulenseiten einer Spule nicht mehr um eine Polteilung £L auseinander liegen, ist der Wicklungsfaktor einer Wicklung einer PhaseIn long windings, where a step shortening or lengthening is made to suppress certain harmonics in the voltage curve and the two coil sides of a coil are no longer one pole pitch L apart, the winding factor of one winding is one phase
— , wobex-, wobex
w die Spulenweite, auch Wickelschritt genannt, in Nutteilungenw the spool width, also called the winding pitch, in slot pitches
'Kö die Polteilung, in Nutteilungen'Kö the pole pitch, in slot pitches
q die Anzahl der Nuten pro Pol und Phase, undq the number of slots per pole and phase, and
©< der elektrische Winkel ist, der dem mechanischen Winkel zwischen zwei benachbarten Nuten entspricht.© <is the electrical angle that corresponds to the mechanical angle corresponds between two adjacent grooves.
W /L»W / L »
Der Faktor kp = sin -=—j- wird als Sehnungsfaktor und dasThe factor k p = sin - = - j- is called the visual factor and that
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Verhältnis s = -?=— als Sehnung bezeichnet. Um in der Spannungs-Ratio s = -? = - referred to as tendon. To be in the tension
LpLp
kurve die V-te Harmonische zu eliminieren, muss der Wickelschritt w um den —r- -ten Betrag der Pölteilung*^ verkürzt (oder verlängert) werden. Häufig wählt man -S- = 0,81 oderTo eliminate the V-th harmonic curve, the winding step w must be shortened by the -r- th amount of the pole pitch * ^ (or extended). Often one chooses -S- = 0.81 or
ZpZp
-=r- = 1»2, wobei dann die 5. und 7. Harmonischen weitgehend Lp - = r- = 1 »2, with the 5th and 7th harmonics then largely Lp
unterdrückt werden.be suppressed.
Bei polumschaltbaren Synchronmaschinen, wie sie insbesondere in Pumpspeicheranlagen Verwendung finden, wird das Problem der Sehnung dadurch kompliziert, dass in einer einzigen Maschine zwei verschiedene Polzahlen für zwei verschiedene Drehzahlen miteinander gepaart werden müssen. Es werden gewöhnlich für die zwei verschiedenen Polzahlen zwei getrennte, gesehnte Wicklungen verwendet, die entweder übereinander liegende oder ineinander verschachtelte Wicklungen sein können. Für grosse Spannungen und Leistungen haben sich die ineinander verschachtelten Wicklungen, die entweder Schleifen- oder Wellenwicklungen sein können, als besonders vorteilhaft erwiesen (Brown Boveri Mitteilung 6/7, 1970, Seite 299).In pole-changing synchronous machines, such as those in particular Finding use in pumped storage systems, the problem of tendon is complicated by being in a single machine two different numbers of poles for two different speeds must be paired with each other. It'll be common For the two different numbers of poles, two separate, stringed windings are used, either one on top of the other or can be nested windings. For great tensions and performances, the nested ones Windings, which can be either loop or wave windings, have proven particularly advantageous (Brown Boveri Communication 6/7, 1970, p. 299).
Bei den bei polumschaltbaren Synchronmaschinen verwendeten bekannten Wicklungsanordnungen mit ineinander verschachtelten Wellenwicklungen ist der .Wickelschritt w (Spulenweite) der Wicklung 1 dem Wickelschritt W2 der Wicklung 2 gleich, d.h.,In the known winding arrangements with nested wave windings used in pole-changing synchronous machines, the winding step w (coil width) of winding 1 is the same as winding step W 2 of winding 2, ie
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w = w . Durch diese Wahl der Wickelschritte w , w kann nur einer der Sehnungswerte s , s frei gewählt werden, wogegen der andere durch den gewählten Wert und den Polteilungen t. ρ un Lp eindeutig bestimmt ist. Es gelten die Beziehungen:w = w. As a result of this choice of winding steps w, w, only one of the tension values s, s can be freely selected, whereas the other can be freely selected by the selected value and the pole pitches t. ρ un Lp is uniquely determined. The following relationships apply:
- = S. 6- = p. 6
1 1 P1; w2 =1 1 P 1 ; w 2 =
so dassso that
Für den gemeinsamen Wickelschritt W=W1=W wird gewöhnlich einer gewählt, der zwischen den beiden für die betreffenden Polzahlen, unter Berücksichtigung der zu unterdrückenden Oberwellen, optimalen Wickelschritten liegt. In dieser Weise wird meistens der Wickelschritt für eine der Wicklungen untersehnt, wogegen derjenige für die andere Wicklung übersehnt wird. Dabei wird oft eine der beiden Wicklungen in beträchtlichem Mass benachteiligt.For the common winding step W = W 1 = W, one is usually chosen that lies between the two optimal winding steps for the relevant number of poles, taking into account the harmonics to be suppressed. In this way, most of the time the winding pitch for one of the windings is underestimated, while that for the other winding is overstretched. Often one of the two windings is disadvantaged to a considerable extent.
Bei ineinander verschachtelten Schleifenwicklungen nach dem Stand der Technik werden für die zwei Wicklungen Wickelschritte gewählt, die sich voneinander durch zwei Mutteilungen unterscheiden. Die Verbindung der Stäbe der unteren Schicht mit den Stäben der oberen Schicht lässt sich in diesem Fall mit herkömmlichen geraden Verbindungsösen in einfacher Weise durch-In the case of nested loop windings according to the prior art, winding steps are used for the two windings chosen, which differ from each other by two divisions. The connection of the rods of the lower layer with the In this case, the bars of the upper layer can be easily passed through with conventional straight connecting eyelets.
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führen. Bei bestimmten Polzahlpaarungen ergibt eine Schleifenwicklungsanordnung dieser Art günstigere Sehnungswerte.to lead. With certain number of pole pairs, a loop winding arrangement results this kind of better vision values.
Bei vielen, in einer polumschaltbaren Synchronmaschine zu paarenden Drehzahlen, bzw. Polzahlen, ist man in der Wahl der Wickelschritte trotz der vorerwähnten Möglichkeit sehr eingeengt, und es können sich bei dieser Wahl und bei Verwendung der bekannten Verbindungsanordnungen sowohl in bezug auf die Sehnung, den Oberwellengehalt, den Sehnungsfaktor und damit den Wicklungsfaktor, wie auch in bezug auf die Verluste sehr ungünstige Werte ergeben.With many, in a pole-changing synchronous machine too pairing speeds or pole numbers, one is in the choice of the Wrapping steps in spite of the aforementioned possibility narrowed, and it can be with this choice and when using the known connection arrangements both in terms of on the tendon, the harmonic content, the tendon factor and thus the winding factor, as well as in relation to the losses result in very unfavorable values.
Die Wicklungsanordnungen nach dem Stand der Technik, die bei polumschaltbaren Synchronmaschinen heute Verwendung finden, sind also gekennzeichnet durch:The prior art winding assemblies described in pole-changing synchronous machines are used today, are therefore characterized by:
a) Wellenwicklungen mit gleichen Wickelschritten und die sich daraus -ergebende Einschränkung nur solche Polzahlen bzw. Drehzahlen in einer Synchronmaschine miteinander paaren zu können, die zueinander sehr nahe liegen^a) Wave windings with the same winding steps and the resulting restriction only such pole numbers or To be able to pair speeds in a synchronous machine that are very close to each other ^
b) Schleifenwicklungen mit gleichen oder sich voneinander durch zwei Nutteilungen unterscheidenden Wickelschritten;b) loop windings with the same winding steps or winding steps that differ from one another by two slot pitches;
c) Freiheit in der Wahl des Sehnungswertes einer der Wicklungen;c) freedom in the choice of the tension value of one of the windings;
d) durch die Wahl des Sehnungswertes für eine der Wicklungen,d) by choosing the tension value for one of the windings,
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einen eindeutig bestimmten, oft ungünstigen Sehnungswert für die andere Wicklung;a clearly determined, often unfavorable vision value for the other winding;
e) eine häufig vorkommende Untersehnung der einen Wicklung und entsprechende Uebersehnung der anderen Wicklung;e) a frequently occurring undershoot of one winding and corresponding overshoot of the other winding;
f) unerwünschte Harmonische in einer und/oder der anderen Wicklung;f) unwanted harmonics in one and / or the other Winding;
g) infolge der ungünstigen Sehnungswerte, ungünstige Werte des Sehnungsfaktors, des Wicklungsfaktors und der Verluste; undg) as a result of the unfavorable vision values, unfavorable values the tension factor, the winding factor and the losses; and
h) herkömmliche Verbindungsanordnungen mit geraden Oesen.h) conventional connection arrangements with straight eyelets.
Aufgabe der Erfindung ist es, die Nachteile des Vorbekannten zu vermeiden und eine Statorwicklungsanordnung mit zwei getrennten, ineinander verschachtelten Wicklungen zu schaffen, die sich zur Verwendung bei drei- oder mehrphasigen polumschaltbaren Synchronmaschinen eignet, die bei allen in der Praxis vorkommenden Polzahlpaarungen einen zusätzlichen Freiheitsgrad in der Wahl der miteinander paarbaren Polzahlen, bzw. Drehzahlen, der Wickelschritte und der Sehnungswerte bietet, und sowohl in bezug auf den Oberwellengehalt, den Sehnungsfaktor und damit den Wicklungsfaktor wie auch in bezug auf die Verluste günstige Werte für beide Wicklungen ermöglicht, und die sich ferner durch je eine für jede Wicklung zur Ueberbrückung der in Abständen voneinander befindlichen, zu verbindenden Leiterstäben ausge-The object of the invention is to avoid the disadvantages of the previously known and to provide a stator winding arrangement with two separate, to create interleaved windings that are suitable for use in three- or multi-phase pole-changing Synchronous machines are suitable, which have an additional degree of freedom in all pairs of poles that occur in practice the choice of pairable pole numbers or speeds, the winding steps and the tension values, and both in with respect to the harmonic content, the chord factor and thus the winding factor as well as with regard to the losses are favorable Values for both windings are possible, and which is further developed by one for each winding to bridge the intervals conductor bars that are to be connected to each other are
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bildete neuartige Verbindungsanordnung auszeichnet.formed a novel connection arrangement.
Diese Aufgabe wird mit Hilfe der Statorwicklungsanordnung der eingangs genannten Art dadurch gelöst, dass sich die Wickelschritte der beiden Wicklungen durch eine ganzzahlige gerade Konstante C unterscheiden, nach der Beziehung:This task is accomplished with the help of the stator winding arrangement of the The type mentioned at the outset is achieved in that the winding steps of the two windings are separated by an integer even Distinguish constant C, according to the relationship:
C = W1 - W2,C = W 1 - W 2 ,
wobei bei Wellenwicklungen die Konstante C die Werte +_2, +4, "_+6 usw., bei Schleifenwicklungen die Konstante C die Werte -2,0, +/*, _+6 usw. annimmt, wobei ferner w. , w die Wickelschritte der Wicklungen 1 und 2 sind, und w , w„ und C in Nutteilungen ausgedrückt sind, und dass für jede Wicklung eine zur Ueberbrückung der Abstände zwischen den zu verbindenden Stäben der unteren Schicht mit den entsprechenden Stäben der oberen Schicht ausgebildete Verbindungsanordnung vorgesehen ist, die wenigstens bei einer der Wicklungen Schrägösen aufweist.where for wave windings the constant C has the values + _2, +4, "_ + 6 etc., with loop windings the constant C the values -2.0, + / *, _ + 6 etc., where furthermore w., W are the winding steps of the Windings are 1 and 2, and w, w "and C are expressed in slot pitches are, and that for each winding one to bridge the distances between the rods to be connected of the lower Layer with the corresponding rods of the upper layer formed connection arrangement is provided, the at least has oblique eyelets in one of the windings.
Nachstehend werden Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes anhand der Zeichnung erläutert. Es zeigt:Exemplary embodiments of the subject matter of the invention are given below explained with reference to the drawing. It shows:
Fig. 1 eine Schleifenwicklungsanordnung nach dem Stand derFig. 1 shows a loop winding arrangement according to the prior art
Technik, bei welcher sich der Wickelschritt der ersten • Wicklung vom Wickelschritt der zweiten Wicklung durch zwei Nutteilungen unterscheidet;Technique in which the winding pitch of the first • winding differs from the winding pitch of the second winding distinguishes between two groove divisions;
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Fig. 2 eine Ausfuhrungsform einer Schleifenwicklungsanordnung nach der Erfindung, bei welcher sich der Wickelschritt der ersten Wicklung vom Wickelschritt der zweiten Wicklung durch zwei Nutteilungen unterscheidet;2 shows an embodiment of a loop winding arrangement according to the invention, in which the winding step of the first winding is different from the winding step of the second Winding differs by two slot pitches;
Fig. 3 eine Ausführungsform einer WeIlenwicklungsanordnung nach der Erfindung, bei welcher sich der Wickelschritt der ersten Wicklung vom Wickelschritt der zweiten Wicklung durch vier Nutteilungen unterscheidet;3 shows an embodiment of a wave winding arrangement according to the invention, in which the winding step of the first winding is different from the winding step of the second Winding differs by four slot pitches;
Fig. 4 die Nutbelegung der Wicklungen 1 und 2 bei den Wicklungsanordnungen nach den Fig. 1, 2 und 3; 4 shows the slot assignment of windings 1 and 2 in the winding arrangements according to FIGS. 1, 2 and 3;
Fig. 5 eine Verbindungsanordnung mit aus Rundstäben hergestellten Schrägösen zur Verwendung bei einer Wicklungsanordnung mit zwei Wicklungen, deren Wickelschritte sich durch zwei Nutteilungen unterscheiden;5 shows a connection arrangement with oblique eyes made from round bars for use in a winding arrangement with two windings, the winding steps of which differ by two slot pitches;
Fig. 6 eine der Anordnung nach Fig. 5 ähnliche Anordnung, wobei die Schrägösen aus Flachstäben hergestellt sind;6 shows an arrangement similar to the arrangement according to FIG. 5, the angled eyelets being made from flat bars;
Fig. 7 eine schematische Darstellung der Anordnungen nach den Fig. 5 und 6;7 shows a schematic representation of the arrangements according to FIGS. 5 and 6;
Fig. 8 eine der Anordnung nach Fig. 5 ähnliche Anordnung,8 shows an arrangement similar to the arrangement according to FIG. 5,
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wobei sieh die Wickelschritte der beiden Wicklungen durch vier Nutteilungen unterscheiden; undThe winding steps of the two windings are distinguished by four slot pitches; and
Fig. 9 eine schematische Darstellung der Anordnung nach Fig. 8.FIG. 9 shows a schematic representation of the arrangement according to FIG Fig. 8.
In den nachstehenden Ausführungen beziehen sich der Index auf die Wicklung 1 und der Index 2 auf die Wicklung 2. Es be zeichnet:In the following, the index relates to winding 1 and index 2 to winding 2. Es designated:
W den ersten Annäherungswert des Wxckelschrittes, in NutteilungenW is the first approximate value of the step, in groove divisions
w den Wickelschritt in Nutteilungen,w the winding step in slot pitches,
ρ die Polpaarzahl,ρ is the number of pole pairs,
η die Drehzahl in Umdrehungen pro Minute,η is the speed in revolutions per minute,
Lp die Polteilung in Nutteilungen, Lp is the pole pitch in slot pitches,
S die erwünschte Sehnung,S the desired longing,
s die tatsächliche Sehnung,s the actual longing,
Q die Anzahl der Nuten,Q is the number of grooves,
q die Anzahl der Nuten pro Pol und Phase, undq the number of slots per pole and phase, and
f die Frequenz der erzeugten Wechselspannung.f is the frequency of the generated alternating voltage.
Es gelten die folgenden Beziehungen:The following relationships apply:
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/ Z / Z
Wenn die Sehnungswerte s , s„ die theoretisch optimalen Sehungswerte S.., S„ sein sollen, wird die letzte BeziehungIf the vision values s, s "the theoretically optimal vision values S .., S "are supposed to be the last relationship
S SS S
w _ w = 9 (_JL _ -2.) w _ w = 9 (_JL _ -2.)
Wl W2 2 S P W l W 2 2 points
1 "2 2 ^p1 P2 120 f wl"l ^2"2y 1 "2 2 ^ p 1 P 2 120 f w l" l ^ 2 "2 y
Aus dieser Beziehung geht hervor, dass die bei den Wellenwicklung sanordnungen nach dem Stand der Technik vorgenommene Wahl gleicher Wickelschritte w = w„ vom Standpunkt einer optimalen Sehnung der beiden Wicklungen aus betrachtet nur dann gerechtfertigt ist,From this relationship it can be seen that the choices made in the prior art wave winding arrangements equal winding steps w = w "from the point of view of an optimal Tensioning of the two windings is only justified from the point of view of
Sl S2 P2 S2
wenn -=■ = —, d.h. — - -^- ist,
P1 P2' P1 S1 S l S 2 P 2 S 2
if - = ■ = -, i.e. - - - ^ - ,
P 1 P 2 'P 1 S 1
nl S2
bzw. wenn S η = S9 n9, d.h. — = ö"~ » n l S 2
or if S η = S 9 n 9 , ie - = ö "~»
■L Jl ' £■ t-■ L Jl '£ ■ t- 0 ι 0 ι
da nur in diesem Fall w - w gleich Null wird.since only in this case w - w becomes equal to zero.
Wenn diese Bedingungen nicht erfüllt sind, was für die meisten Fälle gilt, beträgt w - w„ nicht mehr Null, sondern einen Wert der bei gegebenen Werten von P1, p«, S , S- und Q aus der BeziehungIf these conditions are not met, which is true for most cases, w - w "is no longer zero, but a value of the given values of P 1 , p", S, S- and Q from the relationship
S, S„ .S, S ".
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berechnet werden kann und der in vielen Fällen von beträchtlicher Grosse sein kann. Aus diesem Grunde sind Wellenwicklungen •nach dem Stand der Technik nur für die Paarung von sehr nahe zueinander liegenden Polzahlen bzw. Drehzahlen geeignet (z.B. 18/20; 22/24 etc.).can be calculated and which in many cases of considerable Can be great. For this reason, wave windings • according to the prior art are only very close for pairing Corresponding pole numbers or speeds are suitable (e.g. 18/20; 22/24 etc.).
Nach der Erfindung nimmt die Konstante C bei Wicklungsanordnungen mit zwei Wellenwicklungen die Werte + 2, +4, +6 usw. an. Dabei sind die Werte s und s Sehnungswerte, die sich von den unter Berücksichtigung der zu unterdrückenden Oberwellen bestimmten, theoretisch optimalen Sehungswerten S. und. S2 nur in geringem Masse unterscheiden.According to the invention, the constant C assumes the values + 2, +4, +6 etc. in the case of winding arrangements with two wave windings. The values s and s are visual values that differ from the theoretically optimal visual values S. and. S 2 differ only to a small extent.
Die bei den Wicklungsanordnungen mit zwei Schleifenwicklungen nach dem Stand der Technik vorgenommene Wahl der sich voneinander durch zwei Nutteilungen unterscheidenden Wickelschritte wirkt bei der Konstruktion solcher Wicklungsanordnungen ähnlicherweise sehr einengend und ergibt bei den meisten in einer polumschaltbaren Synchronmaschine gepaarten Polzahlen ungünstige Sehnungswerte. Nach der Erfindung kann die Konstante C im Falle von Schleifenwicklungen nicht nur den Wert +2, sondern auch, die Werte 0,-2, _+4, +6 usw. annehmen, wobei sich die Sehnungswerte s und s von den unter Berücksichtigung der zu unterdrückenden Oberwellen vorbestimmten, theoretisch optimalen Sehnungswerten S1 und S2 ebenfalls nur in geringem Masse unter-The selection of the winding steps, which differ from one another by two slot pitches, in the winding arrangements with two loop windings according to the prior art has a similarly very restrictive effect in the construction of such winding arrangements and results in unfavorable strain values for most of the pole numbers paired in a pole-changing synchronous machine. According to the invention, in the case of loop windings, the constant C can assume not only the value +2, but also the values 0, -2, _ + 4, +6, etc., the values s and s differing from those taking into account the The harmonics to be suppressed are also only slightly below the predetermined, theoretically optimal visual values S 1 and S 2.
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scheiden.divorce.
In den Zeichnungen sind gleiche Bestandteile durch gleiche Bezugsziffern bezeichnet.In the drawings, the same components are denoted by the same reference numerals.
Die Wicklungsanordnung der Fig. 1 zeigt zwei nach dem Stand der Technik ausgebildete ineinander verschachtelte Schleifenwicklungen 1 und 2. Die die zwei Wicklungen betreffenden Daten sind wie folgt:The winding arrangement of Fig. 1 shows two prior art nested loop windings formed in the art 1 and 2. The data concerning the two windings are as follows:
Die Wickelschritte w , w der Wicklungen unterscheiden sich durch zwei Nutteilungen, und zwar W2 - w. = 19 - 17 = 2.The winding steps w, w of the windings differ by two slot pitches, namely W 2 - w. = 19 - 17 = 2.
Die Enden der Stäbe 3 der unteren Schicht liegen bei dieser Anordnung unmittelbar unter den Enden der Stäbe 4 der oberen Schicht, mit denen sie verbunden werden müssen, so dass dieThe ends of the rods 3 of the lower layer are in this Arrangement immediately below the ends of the rods 4 of the upper layer, to which they must be connected, so that the
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notwendige Verbindung mit den schematisch dargestellten konventionellen
geraden Verbindungsösen 5 in einfacher Weise
bewerkstelligt werden kann. Jedoch kommt von den Sehnungswerten s = .94 und S2 = »79 nur s dem vom Standpunkt des Oberwellengehaltes
günstigen Sehnungswert S = 0,81 nahe. Die Wicklung 1
ist also mit S1 = .9t ungünstig gesehnt, wogegen die Wicklung 2
mit S9 = .79 einen nahezu optimalen Sehnungswert hat.necessary connection with the schematically illustrated conventional straight connection eyes 5 in a simple manner
can be done. However, of the vision values s = .94 and S 2 = »79, only s comes close to the vision value S = 0.81, which is favorable from the point of view of the harmonic content. The winding 1
is therefore unfavorably longed with S 1 = .9t, whereas the winding 2 with S 9 = .79 has an almost optimal longitude value.
Die Fig. 2 zeigt eine erfindungsgemässe Ausführungsform einer
Wicklungsanordnung mit zwei ineinander verschachtelten Schleifenwicklungen
1 und 2. Die die zwei Wicklungen betreffenden Daten sind wie folgt:Fig. 2 shows an inventive embodiment of a
Winding arrangement with two nested loop windings 1 and 2. The data relating to the two windings are as follows:
^-_. W 2
^ -_
Die Wickelschritte w , w« der Wicklungen 1 und 2 unterscheiden sich auch in diesem Fall durch zwei Nutteilungen, und zwar:The winding steps w, w «of the windings 1 and 2 differ also in this case by two slot divisions, namely:
w - w = 11 - 9 = 2. Die Stäbe 3 der unteren Schicht sind mitw - w = 11 - 9 = 2. The bars 3 of the lower layer are with
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-IH--IH-
den Stäben t der oberen Schicht der Wicklung 1 an einer Seite
mit den Schrägösen 6 verbunden, wogegen an der anderen Seite
gerade Verbindungsösen 5 vorgesehen sind. Die Wicklung 2 weist nur gerade Oesen 5 auf. Die Sehnungswerte S1 = .73 und s = .75
unterscheiden sich von dem vom Standpunkt des Oberwellengehaltes günstigen Wert S = 0,81 nur wenig.the bars t of the upper layer of the winding 1 on one side
connected to the oblique eyelets 6, whereas on the other side
straight lugs 5 are provided. The winding 2 has only straight eyelets 5. The vision values S 1 = .73 and s = .75 differ only slightly from the value S = 0.81, which is favorable from the point of view of the harmonic content.
Die Fig. 3 zeigt eine erfindungsgemasse Ausführungsform einer
Wicklungsanordnung mit zwei ineinander verschachtelten Wellenwicklungen 1 und 2. Die die zwei Wicklungen betreffenden Daten
sind wie folgt:Fig. 3 shows an inventive embodiment of a
Winding arrangement with two nested wave windings 1 and 2. The data relating to the two windings are as follows:
Wicklung 1 Q = 120 2ώ, = 8 Winding 1 Q = 120 2ώ, = 8
U1 = 750 W1 = 11U 1 = 750 W 1 = 11
2P2 = -2- =
2P 2
= 15= 15
Wl W l
~- = .73~ - = .73
Die Wickelschritte w., W2 der Wicklungen 1 und 2 unterscheiden sich durch vier Nutteilungen, und zwar: w. - w. s 15 - 11 s H. Die Stäbe 3 der unteren Schicht sind mit den Stäben U der oberen Schicht der Wicklung 1 auf beiden Seiten mit Schrägösen 6 ver-The winding steps w., W 2 of the windings 1 and 2 differ by four slot pitches, namely: w. - w. S 15 - 11 s H. The bars 3 of the lower layer are aligned with the bars U of the upper layer of the winding 1 on both sides with angled eyelets 6
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bunden. Die Wicklung 2 weist nur gerade Oesen 5 auf. Auch in diesem Fall unterscheiden sich die Sehnungswerte s. = .73 und S2 = 1.25 von den vom Standpunkt des Oberwellengehaltes günstigen Werten, 0,8 und 1,2 nur wenig.bound. The winding 2 has only straight eyelets 5. In this case, too, the vision values s. = .73 and S 2 = 1.25 differ only slightly from the values, which are favorable from the point of view of harmonic content, 0.8 and 1.2.
Die Anordnung der Leiterstäbe der Wicklungen nach den Fig. 1, 2 und 3 in den Nuten der Statorbohrung ist in der Fig. 4 dargestellt. In jeder Nut sind zwei Leiterstäbe, je ein Stab von jeder Wicklung, übereinander angeordnet. Diese Stäbe bilden zwei Schichten, eine obere und eine untere Schicht, wobei benachbarte Stäbe einer Schicht verschiedenen Wicklungen angehören.The arrangement of the conductor bars of the windings according to FIG. 1, 2 and 3 in the grooves of the stator bore is shown in FIG. In each groove there are two ladder bars, one bar each of each winding, arranged one above the other. These bars form two layers, an upper and a lower layer, where adjacent bars of one layer belong to different windings.
Die Verbindung der Stäbe der unteren Schicht mit den entsprechenden Stäben der oberen Schicht einer Wicklung bildet bei den erfindungsgemässen Wicklungsanordnungen ein besonderes Problem, da die zu verbindenden Stäbe unter Umständen in beträchtlichen Abständen voneinander angeordnet sein können, und die innerhalb dieser Abstände befindlichen Hindernisse umgangen werden müssen.The connection of the rods of the lower layer with the corresponding ones Bars of the upper layer of a winding form a special feature in the winding arrangements according to the invention Problem, since the bars to be connected may be considerable Distances can be arranged from each other, and the obstacles located within these distances bypassed Need to become.
Die Fig. 5, 6 und 8 zeigen verschiedene Ausführungsformen der erfindungsgemässen Verbindungsanordnungen, wobei die AusfUhrungsform nach den Fig. 5 und 6, die in der Fig. 7 schematisch dargestellt sind, für eine Wicklungsanordnung bestimmt sind, beiFIGS. 5, 6 and 8 show different embodiments of the connection arrangements according to the invention, the embodiment 5 and 6, which are shown schematically in FIG. 7, are intended for a winding arrangement at
9/02329/0232
47/7^47/7 ^
welchen sich die Wickelschritte der Wicklungen 1 und 2 durch zwei Nutteilungen unterscheiden, wogegen sich die Ausführungsform nach Fig. 8, die in der Fig.- 9 schematisch dargestellt ist, auf eine Wicklungsanordnung bezieht bei welcher sich die Wickelschritte der Wicklungen 1 und 2 durch vier Nutteilungen unterscheiden. Einer erfindungsgemässen Verbindungsanordnung ist kennzeichnend, dass eine oder beide Wicklungen Schrägösen aufweisen. Die Schrägösen einer Wicklung können zueinander gleich oder voneinander verschieden sein. Zudem können in beiden Wicklungen auch gerade Oesen vorhanden sein.which the winding steps of the windings 1 and 2 differ by two slot pitches, whereas the embodiment according to FIG. 8, which is shown schematically in FIG. 9, is different relates to a winding arrangement in which the winding steps of the windings 1 and 2 are divided by four slot pitches differentiate. A connection arrangement according to the invention It is characteristic that one or both windings have oblique eyes. The oblique eyelets of a winding can be connected to each other be the same or different from each other. In addition, straight eyelets can also be present in both windings.
Bei der Verbindungsanordnung nach Fig. 5. sind "die Endabschnitte der oberen Stäbe 4 der Wicklung 2 unmittelbar oberhalb der Endabschnitte der unteren Stäbe 3 der Wicklung 2 angeordnet. Zudem sind die axialen Ausladungen der betreffenden Stäbe zueinander gleich, so dass die Verbindung der genannten Stäbe mit herkömmlichen geraden Oesen 5 bewerkstelligt werden kann. Die zu verbindenden Endabschnitte der Stäbe 3 und f der Wicklung 1, hingegen, liegen in verschiedenen Ebenen, die jedoch parallel zueinander angeordnet sind. Die axialen Ausladungen der betreffenden Stäbe sind sowohl zueinander wie auch zu den axialen Ausladungen der Stäbe der Wicklung 2 gleich. Zur Umgehung der geraden Oesen 5, werden deshalb die U-förmig ausgebildeten Schrägösen 6 zur Verbindung der entsprechenden Stäbe 3 und k der Wicklung 1 verwendet. Die Schrägösen 6 sind aus rundenIn the connection arrangement according to FIG can be accomplished with conventional straight eyelets 5. The end sections of the bars 3 and f of the winding 1 to be connected, however, lie in different planes which, however, are arranged parallel to one another The same projections of the bars of the winding 2. To bypass the straight eyelets 5, the U-shaped inclined eyelets 6 are used to connect the corresponding bars 3 and k of the winding 1. The inclined eyelets 6 are made of round ones
509849/0232509849/0232
Stäben hergestellt und die Verbindung wird als Rundstabver- . bindung bezeichnet.Bars made and the connection is made as a round bar connection. bond.
Die Verbindungsanordnung nach Fig. 6 unterscheidet sich von derjenigen nach Fig. 5 nur dadurch, dass die Stäbe der Wicklung 1 längere axiale Ausladungen als die Stäbe der Wicklung 2 aufweisen, sodass die zweckmässige Form für die Schrägösen 6 eine"L-form ist. Die Schrägösen 6 sind in diesem Fall aus Flachstäben hergestellt, und die Verbindung wird als Flachstabverbindung bezeichnet·The connection arrangement of Fig. 6 differs from 5 only in that the bars of the winding 1 have longer axial projections than the bars of the winding 2 have, so that the appropriate shape for the oblique eyes 6 is an "L-shape. The oblique eyes 6 are off in this case Flat bars are made, and the connection is called a flat bar connection
Die Verbindungsanordnung nach den Fig. 8 und 9 ist derjenigen nach der Fig. 5 im wesentlichen gleich, nur wird sie, wie vorerwähnt, bei einer Wicklungsanordnung verwendet bei der sich die Wickelschritte der beiden Wicklungen 1, 2 durch vier Nutteilungen unterscheiden.The connection arrangement according to FIGS. 8 and 9 is that according to Fig. 5 essentially the same, only it is, as mentioned above, used in a winding arrangement in which the winding steps of the two windings 1, 2 are four Differentiate slot pitches.
Die Rundstäbe dieser Anordnung können Bohrungen aufweisen, wenn dies zur Flüssigkeitskühlung notwendig ist.The round bars of this arrangement can have holes, if this is necessary for liquid cooling.
In der. Praxis werden zwei unter Berücksichtigung der zu unterdrückenden Oberwellen bestimmte, theoretisch optimale Sehnungswerte S und S. festgesetzt. Ein erster Annäherungswert C der Konstante C wird aus der BeziehungIn the. Practice will be two taking into account the one to be suppressed Theoretically optimal values S and S are determined by harmonics. A first approximation C the constant C becomes the relationship
1 2 P1 p2 1 2 P 1 p 2
509843/0232509843/0232
- 18 - W74- 18 - W74
ermittelt. Als C wird die ganzzahlige gerade Konstante, die C am nächsten liegt, gewählt. Die ersten Annäherungswerte W , W2 der Wickelschritte w , W2 werden dann mit Hilfe der Beziehungendetermined. The integer even constant closest to C is chosen as C. The first approximate values W, W 2 of the winding steps w, W 2 are then calculated with the aid of the relationships
bestimmt. Als Wickelschritte w_, w. werden dann ganzzahlige ungerade Werte gewählt, die den Werten W und W« am nächsten liegen, und sich durch die Konstante C unterscheiden. Die endgültigen Sehnungswerte s,s s. werden dann aus den Beziehungen certainly. Integer odd values are then selected as winding steps w_, w. The final longing values s, s s. Are then derived from the relationships
s -Ü_ β - s -Ü_ β -
ermittelt.determined.
Es ist zu bemerken, dass bei der Wahl der Werte S , S2 verschiedene Möglichkeiten vorhanden sind. So kann beispielsweise S1 = S2 = 0,8 oder S1 = 0,8 und S2 = 1,2 oder S1=S2= 1,2 gewählt werden. Die Wickelschrittwerte, die sich aus diesen, vom Standpunkt des Oberwellengehaltes equivalenten, Sehnungswerten ergeben, sind voneinander unterschiedlich, und können bei der Wahl der endgültigen Wickelschritte ohne weiteres in Betracht gezogen werden, damit die Sehnungswerte s.. , S2 It should be noted that there are various options for choosing the values S, S 2. For example, S 1 = S 2 = 0.8 or S 1 = 0.8 and S 2 = 1.2 or S 1 = S 2 = 1.2 can be selected. The winding step values that result from these tension values, which are equivalent from the point of view of the harmonic content, are different from one another and can easily be taken into account when choosing the final winding steps so that the tension values s .., S 2
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den erwünschten Werten S , S2 nahe genug kommen.come close enough to the desired values S, S 2.
Die Wicklungsanordnungen nach der Erfindung, die bei polumschaltbaren Synchronmaschinen Verwendung finden können, zeichnen sich also aus durch:The winding arrangements according to the invention, which are used in pole-changing Synchronous machines can be used, are characterized by:
a) Wellenwicklungen mit ungleichen Wickelschritten, wobei sich die Wickelschritte der Wicklungen durch +2, +4, +6 usw. unterscheiden und dadurch die Möglichkeit bieten, zwei Pölzahlen bzw. Drehzahlen in einer Synchronmaschine miteinander zu paaren die weiter voneinander liegen als in den Maschinen nach dem Stand der Technik möglich war;a) Wave windings with unequal winding steps, whereby the winding steps of the windings differ by +2, +4, +6 etc. and thus offer the possibility of pairing two pole numbers or speeds in a synchronous machine that are further apart than in the machines was possible according to the state of the art;
b) Schleifenwicklungen mit gleichen oder ungleichen Wickelschritten, wobei sich die Wickelschritte der Wicklungen durch -2, 0, +^, *ß usw. unterscheiden;b) Loop windings with the same or unequal winding steps, the winding steps of the windings differing by -2, 0, + ^, * ß , etc.;
c) weitgehende Freiheit in der Wahl der Sehnungswerte beider Wicklungen;c) extensive freedom in the choice of the tension values of both windings;
d) Vermeidung unerwünschter Harmonischen in beiden Wicklungen;d) Avoidance of unwanted harmonics in both windings;
e) günstige Werte des Sehnungsfaktors, des Wicklungsfaktors und der Verluste; unde) favorable values of the stretching factor, the winding factor and the losses; and
f) eine neuartige Verbindungsanordnung zur Verbindung der Stäbe der oberen Schicht mit den Stäben der unteren Schicht der betreffenden Wicklungen, wobei wenigstens bei einer Wicklung Schrägösen vorgesehen sind.f) a novel connection arrangement for connecting the Bars of the upper layer with the bars of the lower layer of the relevant windings, at least one Winding oblique eyes are provided.
509849/0232509849/0232
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Owner name: BBC BROWN BOVERI AG, BADEN, AARGAU, CH |
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